基于開路枝節(jié)的多陷波超寬帶濾波器-天線研究.pdf

1、近年來，隨著超寬帶(Ultra-Wide Band，UWB)技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展，UWB濾波器及天線研究一直是該領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一。目前，可實(shí)現(xiàn)陷波特性的典型結(jié)構(gòu)往往針對特定窄帶干擾源，對于陷波阻帶數(shù)量和寬度均可調(diào)整的UWB濾波器及天線設(shè)計(jì)研究不夠系統(tǒng)和深入，在探索上述難題解決方案的過程中，作者開展了以下工作：
　　第一，開展了UWB頻段內(nèi)單陷波濾波器的設(shè)計(jì)研究工作。首先，采用奇偶模式分析方法，研究了開路枝節(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；其次，

2、分析了濾波器諧振條件，討論了濾波器阻帶生成機(jī)理；最后，把開路枝節(jié)結(jié)構(gòu)附加到UWB濾波器原型上，獲得陷波阻帶區(qū)間，然后采用階躍阻抗變換結(jié)構(gòu)進(jìn)一步拓展陷波阻帶區(qū)間，提出了UWB頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)阻帶可調(diào)的單陷波微帶濾波器設(shè)計(jì)方法，為后續(xù)研究提供了理論和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。
　　第二，針對WLAN和RFID等寬帶信號的干擾問題，開展基于三階開路枝節(jié)結(jié)構(gòu)的寬阻帶陷波濾波器設(shè)計(jì)研究。首先，基于一階開路枝節(jié)結(jié)構(gòu)，采用邊緣等效技術(shù)通過得到二階開路枝節(jié)寬阻帶結(jié)構(gòu)；

3、其次，采用三階開路枝節(jié)來設(shè)計(jì)寬阻帶陷波結(jié)構(gòu)；最后，將這些結(jié)構(gòu)復(fù)合到基礎(chǔ)UWB濾波器上，實(shí)現(xiàn)了寬阻帶單陷波UWB濾波器設(shè)計(jì)，對多階枝節(jié)寬阻帶陷波濾波器的有效性和可行性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)UWB濾波器不存在能量泄露，陷波帶寬得到了提高，尺寸也得到了減小了且整體性能指標(biāo)均優(yōu)于現(xiàn)有高水平單陷波濾波器。
　　第三，針對UWB頻段內(nèi)存在多個潛在干擾的問題，開展了基于開路枝節(jié)結(jié)構(gòu)的多陷波UWB濾波器設(shè)計(jì)研究工作。首先，利用兩個開

4、路枝節(jié)結(jié)構(gòu)完成了雙陷波阻帶濾波器的設(shè)計(jì)；其次，綜合環(huán)形諧振結(jié)構(gòu)與雙開路枝節(jié)結(jié)構(gòu)，完成了三陷波阻帶UWB濾波器設(shè)計(jì)；最后，利用上述濾波器設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行五陷波結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究，進(jìn)一步驗(yàn)證多模結(jié)構(gòu)構(gòu)建技術(shù)及多模諧振腔產(chǎn)生多阻帶技術(shù)的有效性，所設(shè)計(jì)濾波器可有五個陷波阻帶，每個陷波阻帶均獨(dú)立可調(diào)，可以有效應(yīng)對WLAN、WiMAX、RFID及C/X波段干擾。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，基于提出的UWB多陷波濾波器設(shè)計(jì)理論與方法，所設(shè)計(jì)多陷波UWB濾波器滿足應(yīng)用指標(biāo)要

5、求，與現(xiàn)有高水平多陷波濾波器相比較，在體積減小的基礎(chǔ)上，可以產(chǎn)生更多陷波阻帶。
　　第四，針對UWB陷波天線設(shè)計(jì)理論尚不完善，且現(xiàn)有天線難以應(yīng)對UWB頻段內(nèi)存在多種潛在干擾的問題，借鑒多陷波濾波器設(shè)計(jì)技術(shù)，將陷波結(jié)構(gòu)及分析方法引入陷波天線設(shè)計(jì)。首先，把基礎(chǔ)開路枝節(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)用到單陷波天線的設(shè)計(jì)中，利用諧振條件分析及阻帶生成機(jī)理，設(shè)計(jì)得出具有良好的陷波特性、陷波阻帶位置可調(diào)、可調(diào)區(qū)間寬的單陷波、雙陷波UWB天線；其次，進(jìn)行了天線實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

6、，結(jié)果表明所設(shè)計(jì)天線可有效抑制WLAN頻率及X波段頻率干擾，初步證實(shí)了陷波結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于陷波天線設(shè)計(jì)。最后，將多階開路枝節(jié)陷波結(jié)構(gòu)應(yīng)用到基礎(chǔ)天線，設(shè)計(jì)出可實(shí)現(xiàn)四陷波及4GHz寬阻帶陷波功能的天線，證實(shí)了復(fù)雜陷波結(jié)構(gòu)濾波器中的陷波結(jié)構(gòu)及分析方法均可借鑒性的引入天線的設(shè)計(jì)中。驗(yàn)結(jié)果同時證明，基于提出的UWB陷波天線設(shè)計(jì)理論與方法，所設(shè)計(jì)陷波UWB天線滿足應(yīng)用指標(biāo)要求，與現(xiàn)有高水平陷波天線相比較，在體積減小的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)量更多的陷波阻帶及